石油化工模塊化施工技術(shù)探討范文

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1模塊化施工的特點(diǎn)

（1）模塊化施工能夠最大限度地做到工廠化預(yù)制，其施工條件的優(yōu)越性是現(xiàn)場(chǎng)施工無(wú)法比擬的，良好的工裝設(shè)施，對(duì)于保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低安全風(fēng)險(xiǎn)有很大的益處。（2）模塊化施工可根據(jù)安裝順序進(jìn)行流水作業(yè)，同時(shí)工廠、現(xiàn)場(chǎng)大部分作業(yè)可同步進(jìn)行，極大地縮短施工工期。（3）模塊化施工可大量減少施工資源和材料、設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)的占用時(shí)間，有效地加大了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)空間，創(chuàng)造了良好的作業(yè)環(huán)境，保證了施工工期。（4）模塊化施工盡可能地做到地面組裝，減少了高空作業(yè)，有效化解了高空施工帶來(lái)的安全、質(zhì)量、降效等方面的風(fēng)險(xiǎn)。（5）模塊化施工為現(xiàn)場(chǎng)文明施工管理創(chuàng)造了便利條件。（6）模塊化施工要求設(shè)計(jì)圖紙?zhí)崆八瓦_(dá)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、設(shè)計(jì)質(zhì)量高，這樣既加快了設(shè)計(jì)交圖進(jìn)度，又減少了后期現(xiàn)場(chǎng)變更工作量。（7）模塊化施工的最大優(yōu)勢(shì)在于其綜合、系統(tǒng)化的管理理念，它涵蓋了吊裝、運(yùn)輸一體化、工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化及施工專業(yè)化的許多工作內(nèi)容，同時(shí)也延伸了吊裝、運(yùn)輸一體化管理工作的范圍，提升了項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的水平，促進(jìn)了專業(yè)化施工的發(fā)展，也是項(xiàng)目建設(shè)節(jié)能降耗的一種有效途徑。

2石油化工建設(shè)項(xiàng)目模塊化施工現(xiàn)狀與案例

2.1模塊化施工現(xiàn)狀隨著石化裝置規(guī)模的大型化，于工程建設(shè)方對(duì)工期、質(zhì)量及安全的要求越來(lái)越高，模塊化施工已成為確保項(xiàng)目按期、高標(biāo)準(zhǔn)建成的一個(gè)非常重要的手段。由于起重、運(yùn)輸機(jī)械的超大型化，構(gòu)件、設(shè)備加工制造能力的快速發(fā)展，實(shí)施模塊化施工的客觀條件越來(lái)越成熟，模塊化施工由過去單一材料的裝配方式變成了多專業(yè)復(fù)合式的模塊組合安裝。由于建設(shè)環(huán)境、項(xiàng)目管理模式等不同，石化建設(shè)項(xiàng)目的模塊化施工模式也不盡相同，主要有三種模式：第一種為基本模式，施工單位接到圖紙后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境、施工進(jìn)度安排，自行安排預(yù)制，將單根構(gòu)件做成片或框架，這種模塊較為簡(jiǎn)單，一般不超過三個(gè)專業(yè)的結(jié)合，如塔器在吊裝前，安裝完勞動(dòng)保護(hù)構(gòu)件、附塔管道、保溫結(jié)構(gòu)；管廊分段預(yù)制時(shí)將結(jié)構(gòu)框架和管道固定在一起等。第二種為單體模式，對(duì)裝置中某一個(gè)部分或某一個(gè)單體進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)比較典型的如加熱爐的模塊化施工，整個(gè)加熱爐按多個(gè)模塊在制造廠預(yù)制好，然后運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)組裝。第三種為集成式功能模塊，這種模塊將一個(gè)小型裝置或裝置中某一個(gè)單元的所有相關(guān)專業(yè)在預(yù)制廠或制造廠全部裝配成型并調(diào)試后，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)只進(jìn)行簡(jiǎn)單的固定安裝碰頭即可投入使用，目前這種施工模式在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少，而在國(guó)外許多大型石化企業(yè)和工程公司已作為一種普遍應(yīng)用的建設(shè)模式，如由多個(gè)功能模塊組裝而成的海上作業(yè)平臺(tái)、小型天然氣液化處理裝置集成模塊等。

2.2石化項(xiàng)目加熱爐模塊化施工案例國(guó)內(nèi)石化建設(shè)模塊化施工由最初的施工單位獨(dú)自設(shè)計(jì)制作，發(fā)展為由設(shè)計(jì)部門牽頭多方協(xié)作，經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由初級(jí)到高級(jí)的發(fā)展過程。下面僅以石化項(xiàng)目加熱爐施工為例，反映模塊化施工的發(fā)展過程。

2.2.1案例一2007年，在某施工現(xiàn)場(chǎng)重整裝置四合一爐輻射爐管施工中，施工人員采用模塊化流水作業(yè)方式，使施工質(zhì)量、工效得到極大提高，見圖1。

2.2.2案例二2012年，在某石化煉油二期改造180萬(wàn)t/a加氫處理裝置改造項(xiàng)目的兩臺(tái)加熱爐施工過程中，采用模塊結(jié)構(gòu)形式，制造和施工合理分工，保證了模塊化施工的順利進(jìn)行。

2.2.2.1反應(yīng)加熱爐依據(jù)廠區(qū)運(yùn)輸通過條件，反應(yīng)加熱爐（方爐）主體結(jié)構(gòu)通過管架的最低高度只有4.5m，這是本模塊化施工的最大制約因素，因此將加熱爐分為：輻射室模塊一（2件）、輻射室模塊二（2件）、輻射室模塊三（2件）、集合煙道模塊（1件），見圖2。這7件模塊均為長(zhǎng)方體，長(zhǎng)度14m、高度2.5m，寬度約3.2m，最大質(zhì)量14t（輻射室模塊一），最大安裝標(biāo)高10.7m（集合煙道模塊）。施工中，在加熱爐基礎(chǔ)完工后，將預(yù)先制作的模塊根據(jù)安裝標(biāo)高由低至高的順序分別運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，使用200t汽車吊依次安裝，模塊與模塊之間使用螺栓連接。模塊組裝完成后，最后進(jìn)行內(nèi)部爐管的安裝及耐火隔熱塊施工。

2.2.2.2分餾進(jìn)料加熱爐分餾進(jìn)料加熱爐（圓爐），直徑8122mm，高度31300mm，整個(gè)加熱爐共分為26個(gè)模塊，見圖3。具體施工步驟如下：（1）爐底柱腳及環(huán)梁分為3個(gè)環(huán)型模塊，現(xiàn)場(chǎng)安裝就位后拼接成環(huán)型，在拼接好的環(huán)梁上安裝兩塊半圓型爐底板模塊。（2）輻射段筒體分為8個(gè)弧型模塊，在爐底板上依次安裝，拼接成一個(gè)整體。輻射段筒體安裝完成后，進(jìn)行內(nèi)部隔熱塊及爐內(nèi)附件的施工，并在胎具上將爐管預(yù)制成4個(gè)弧型模塊，待內(nèi)部隔熱保溫施工完成后成塊吊入安裝（見圖4），各塊爐管模塊安裝完成后，僅需兩道焊口即可完成整個(gè)輻射段爐管的安裝。爐管安裝完成后，拼裝輻射段頂部結(jié)構(gòu)。（3）安裝好對(duì)流段框架，開始吊裝對(duì)流段模塊。對(duì)流段模塊有4個(gè)（見圖5），其箱體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)6.4m、寬3.5m、高3.2m，模塊內(nèi)部管板、爐管及隔熱安裝均在廠家完成，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后分塊吊裝安裝，然后焊接各模塊之間的爐管，并與輻射段爐管通過轉(zhuǎn)油線連接在一起，這樣整個(gè)爐管得以貫通?？偣仓挥?2道焊縫需要現(xiàn)場(chǎng)焊接。（4）對(duì)流段模塊安裝完成后，安裝加熱爐的熱煙道系統(tǒng)，熱煙道系統(tǒng)也是預(yù)制好的模塊，現(xiàn)場(chǎng)只需吊裝此模塊就位，然后用螺栓連接即可。在整個(gè)分餾進(jìn)料加熱爐施工過程中，最大安裝模塊質(zhì)量約30t，最高安裝高度為31.3m，使用吊車最大噸位為300t。

3石油化工建設(shè)項(xiàng)目模塊化施工存在的問題

（1）項(xiàng)目建設(shè)條塊分割，各自獨(dú)立，沒有形成總體規(guī)劃。在20世紀(jì)末以前，我國(guó)工程建設(shè)的結(jié)構(gòu)模式是橫向分割，勘探、設(shè)計(jì)、制造、施工、試車等單位分屬不同的建設(shè)主體，雖然從本世紀(jì)初開始出現(xiàn)了部分縱向整合的建設(shè)主體單位以及諸如EPC、PMC等先進(jìn)的管理模式，但即便是這些縱向整合過的單位，因組建時(shí)間較短，多數(shù)設(shè)計(jì)人員仍然不太熟悉施工，對(duì)便于模塊化施工的結(jié)構(gòu)形式綜合考慮不足。（2）制造廠家受自身利益驅(qū)動(dòng)，加之其多數(shù)技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工也不太熟悉，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更多的是考慮方便制作，而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工條件未給予足夠重視，甚至出現(xiàn)由于結(jié)構(gòu)形式考慮不周使得現(xiàn)場(chǎng)工作量和難度不但沒有減小、反而增加的情況，增大了建設(shè)成本。本文介紹的某石化項(xiàng)目加熱爐模塊化施工由于前期在業(yè)主的組織下，經(jīng)設(shè)計(jì)、制造、施工各方針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)模塊施工多次對(duì)接溝通，較好地解決了這一問題。（3）物資供應(yīng)方一味考慮自身便利，致使到貨次序混亂，出現(xiàn)先安裝的后到、后安裝的先來(lái)的情況，增加了現(xiàn)場(chǎng)施工準(zhǔn)備工作量；而且由于到貨的部件長(zhǎng)時(shí)間不能安裝，也使得施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地被長(zhǎng)期占用，增加了不安全因素。本文介紹的加熱爐模塊化施工由于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)到貨進(jìn)度進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理、協(xié)調(diào)，甚至仔細(xì)到掌握每一件梯子、平臺(tái)的到貨情況，所以保證了現(xiàn)場(chǎng)整體施工安裝有序進(jìn)行。（4）設(shè)計(jì)、制造、施工三方結(jié)合不夠，對(duì)模塊化施工認(rèn)識(shí)深度不夠，未能充分發(fā)揮模塊化施工的優(yōu)勢(shì)。本文介紹的加熱爐模塊化施工由于充分結(jié)合了施工現(xiàn)場(chǎng)，以現(xiàn)場(chǎng)安裝便利作為主要考慮因素，較好地發(fā)揮了模塊化施工的特點(diǎn)。（5）由于近年來(lái)物價(jià)指數(shù)上漲，造成施工成本不斷增加，特別是人工成本上漲極快，施工定額的更新跟不上市場(chǎng)價(jià)格的變化。模塊化施工相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)散件安裝節(jié)省了大量的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)成本、加快了施工進(jìn)度、降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，但是還需要盡快出臺(tái)和完善模塊化施工統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、可接受的費(fèi)用定額，否則由于設(shè)計(jì)、采購(gòu)、制作、安裝費(fèi)用的分配不均或不合理會(huì)影響模塊化施工的工作進(jìn)程。

4實(shí)施石油化工建設(shè)項(xiàng)目模塊化施工的途徑

4.1模塊的組裝原則（1）穩(wěn)定性原則?？颍▔K）結(jié)構(gòu)、集合多專業(yè)的結(jié)構(gòu)一般優(yōu)先組裝，易成框的片結(jié)構(gòu)為其次，盡量減少高空組對(duì)片結(jié)構(gòu)。（2）可施工性原則。綜合考慮吊裝能力（以自有吊車為主）、運(yùn)輸能力、道路通過能力、結(jié)構(gòu)形式、施工場(chǎng)地（包括預(yù)制廠的加工能力）等條件。（3）綜合效益原則。總體效率優(yōu)先，如按照現(xiàn)場(chǎng)安裝次序到貨等。

4.2模塊化設(shè)計(jì)要真正實(shí)現(xiàn)模塊化施工，僅僅從制造、施工角度來(lái)考慮是難以做到的，主要原因是設(shè)計(jì)決定了裝置布局、結(jié)構(gòu)型式、采購(gòu)的原材料種類，以及不同系統(tǒng)之間的銜接關(guān)系、連接方式和后續(xù)的開車工作等。因而決定模塊化施工的主要因素是模塊化的設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化的采購(gòu)，首先必須從基礎(chǔ)設(shè)計(jì)開始，來(lái)確定設(shè)計(jì)“可模塊化”結(jié)構(gòu)需要達(dá)到的基本條件：（1）工程項(xiàng)目的可施工性研究與周邊的地理環(huán)境條件結(jié)合，找出適用于模塊化施工的條件，主要是考慮道路通過能力、吊裝能力、設(shè)計(jì)成大型模塊的可能性等。（2）實(shí)施模塊化施工時(shí)，在成本、質(zhì)量、安全等方面都能滿足要求。（3）對(duì)于模塊化施工已達(dá)成一致意見，設(shè)計(jì)、采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)適用于模塊化的施工。其次在項(xiàng)目實(shí)施階段，將模塊化施工程序納入到設(shè)計(jì)管理的一個(gè)主要部分去執(zhí)行和完成。例如，將一個(gè)化工裝置的不同單元進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，增加其“集中度”，調(diào)整支撐的結(jié)構(gòu)體系，使建造后便于長(zhǎng)、短途運(yùn)輸和吊裝；將管道工程的調(diào)節(jié)閥組統(tǒng)一為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸，便于“橇裝”出廠；將系統(tǒng)管廊鋼結(jié)構(gòu)、附屬管道工程和電氣、儀表工程等進(jìn)行模塊化，改變目前的結(jié)構(gòu)型式，形成在工廠內(nèi)制造“管廊”的主體結(jié)構(gòu)；將支撐部分進(jìn)行分解，便于運(yùn)輸和吊裝等。近年來(lái)在中石化已開工和即將開工的許多建設(shè)項(xiàng)目中，明確提出了模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化施工的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和要求，在項(xiàng)目建設(shè)中也產(chǎn)生了許多先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)理念和思想，其中做得最好的就是加熱爐模塊化施工。目前應(yīng)用在石化行業(yè)的加熱爐，基本上已經(jīng)達(dá)到了模塊化預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)組裝的程度，從最初的加熱爐對(duì)流室的模塊化，發(fā)展到爐體和鋼結(jié)構(gòu)的聯(lián)合模塊化、爐管的模塊化供貨等。這些進(jìn)步大大加快了工程的建設(shè)速度，也提高了工程的施工質(zhì)量，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了現(xiàn)場(chǎng)的操作環(huán)境，更加有利于HSE的管理。

4.3模塊化施工的保障措施大型模塊化施工對(duì)于運(yùn)輸、吊裝能力的要求較高，石油石化行業(yè)大型施工企業(yè)隨著近年來(lái)起重、運(yùn)輸裝備的配置更新，基本都具備這方面的能力。石油化工建設(shè)中已推行十年的大型設(shè)備吊裝、運(yùn)輸一體化管理辦法，也有力地保證了模塊化施工的順利實(shí)施。關(guān)于模塊化施工的制造能力，以現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)、管道的工廠化預(yù)制能力而言都是可以達(dá)到的，只要根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模要求，建設(shè)以模塊化施工為條件的大型預(yù)制工廠，特別是可靈活拆卸組裝的工廠化車間，就具備了適應(yīng)模塊化施工的最有效手段。此外，預(yù)制場(chǎng)地到安裝現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸通過能力也是非常關(guān)鍵的因素，在國(guó)內(nèi)新建的許多大型項(xiàng)目，一般都有極好的運(yùn)輸通過能力。

5結(jié)束語(yǔ)

模塊化施工是目前國(guó)際工程建設(shè)的一種發(fā)展趨勢(shì)，特別是海上鉆井平臺(tái)等都大量采用了模塊化預(yù)制技術(shù)。目前國(guó)外許多工程公司在石化裝置施工中，已設(shè)計(jì)開發(fā)出以單元為模塊的集合模塊化施工技術(shù)，代表了模塊化施工向更高層次的發(fā)展方向。

作者：岳敏單位：中石化第五建設(shè)有限公司